DE69518582T2 - Respirator and microphone holder for use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Atemschutzmaske und einen Mikrofonhalter der im Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 7 angegebenen Art.The invention relates to a respiratory mask and a microphone holder of the type specified in the preamble of claims 1 and 7 respectively.
Eine Atemschutzmaske mit einer Mund und Nase abdeckenden Innenmaske ist aus der DE 26 43 853 B2 bekannt. Solche Atemschutzmasken verbinden den Maskenträger mit einem Atemschutzgerät, wie z. B. einem Filtereinsatz oder einem Kreislaufgerät. Atemschutzmasken, bei denen die Einatemluft über ein afs Rückschlagventil ausgebildetes erstes Einatemventil zunächst in einen außerhalb der Innenmaske gelegenen äußeren Maskenraum und dann über wenigstens ein als Rückschlagventil ausgebildetes zweites Einatemventil durch einen innerhalb der Innenmaske gelegenen Innenmaskenraum zu den Atemwegen geführt wird, werden als Spülungsmasken bezeichnet. Die Ausatemluft wird dabei aus der Innenmaske direkt über ein als Rückschlagventil ausgebildetes Ausatemventil nach außen geleitet. In einer solchen Spülungsmaske sind für die Führung der Einatem- und der Ausatemluft also getrennte Wege vorhanden. Das erste Einatemventil, das in den äußeren Maskenraum führt, ist oberhalb von einer dem Innenmaskenraum zugeordneten Sprechöffnung angeordnet, welche gegenüber dem Mund zu liegen kommt. Die Sprechöffnung ist auf ihrer dem Innenmaskenraum zugewandten Seite von einer Sprechmembran bedeckt. Beim Sprechen des Maskenträgers wird die Sprechmembran in Schwingungen versetzt, wodurch die Sprache nach außen übertragen wird. Bei aufgesetzter Atemschutzmaske strömt angesaugte Einatemluft über das erste Einatemventil oberhalb der Sprechöffnung in den äußeren Maskenraum und wird von dort, gezwungen durch die Gestaltung der Innenmaske, an einem Maskenfenster vorbei durch wenigstens das zweite Einatemventil in die Innenmaske geführt. Dort strömt sie zu den Atemwegen des Maskenträgers. Die Ausatmung erfolgt durch das im Kinnbereich der Maske vorgesehene Ausatemventil nach außen. Diese Art der Atemluftführung ist mit großer Geräuschentwicklung verbunden. Diese Geräuschentwicklung hat auf die Funktion der Sprechmembran kaum einen nachteiligen Einfluß. Es wird aber heutzutage angestrebt, solche Atemschutzmasken mit Mikrofon zu versehen, damit sich der Maskenträger im Einsatz auch über größere Entfernungen mit anderen Personen, einer Einsatzzentrale od. dgl. verständigen kann. In diesem Fall ist die Atemgeräuschentwicklung für die Sprachwiedergabe äußerst nachteilig.A respiratory mask with an inner mask covering the mouth and nose is known from DE 26 43 853 B2. Such respiratory masks connect the mask wearer to a respiratory protection device, such as a filter insert or a rebreather device. Respiratory masks in which the inhaled air is first guided via a first inhalation valve designed as a check valve into an outer mask chamber located outside the inner mask and then via at least one second inhalation valve designed as a check valve through an inner mask chamber located inside the inner mask to the respiratory tract are referred to as flushing masks. The exhaled air is guided out of the inner mask directly via an exhalation valve designed as a check valve. In such a flushing mask, there are separate paths for guiding the inhaled and exhaled air. The first inhalation valve, which leads into the outer mask space, is located above a speaking opening assigned to the inner mask space, which is located opposite the mouth. The speaking opening is covered by a speaking membrane on the side facing the inner mask space. When the mask wearer speaks, the speaking membrane vibrates, which transmits the speech to the outside. When the respirator is in place, the inhaled air flows through the first inhalation valve above the speaking opening into the outer mask space and from there, forced by the design of the inner mask, is led past a mask window through at least the second inhalation valve into the inner mask. There it flows to the respiratory tract of the mask wearer. Exhalation takes place outwards through the exhalation valve provided in the chin area of the mask. This type of breathing air flow is associated with a lot of noise. This noise has hardly any adverse effect on the function of the speaking membrane. However, efforts are now being made to equip such respiratory masks with a microphone so that the mask wearer can communicate with other people, an operations center, etc. over long distances. In this case, the breathing noise is extremely detrimental to speech reproduction.
Aus der DE 33 42 063 A1 ist eine Atemschutzmaske der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt, bei der ein Mikrofon im Innenmaskenraum angeordnet und über eine Mikrofonanschlußleitung, die durch eine der im Körper der Atemschutzmaske sitzenden Armaturen wie die Halterung des Ausatemventils abgedichtet nach außen geführt ist, an ein Sende-Empfangsgerät od. dgl angeschlossen ist. Das Mikrofon ist dabei auf der Innenseite der Innenmaske direkt neben dem Ausatemventil befestigt. Durch diese Anordnung des Mikrofons soll nicht nur eine ausgezeichnete Qualität der Wiedergabe erzielt werden, sondern es sollen auch Abdichtschwierigkeiten vermieden werden. Heutzutage wird die Wiedergabequalität bei einer derartigen Anordnung des Mikrofons aber nicht mehr als ausreichend angesehen. Die durch die durch die Ein- und Ausatemventile hindurchströmende Luft erzeugte starke Geräuschbildung, wirkt sich zu störend auf die Wiedergabe aus. Der DE 33 42 063 A1 ist auch nicht zu entnehmen, mit welcher Art von Halter das Mikrofon auf der Innenseite der Innenmaske befestigt ist.From DE 33 42 063 A1 a respiratory mask of the type specified in the preamble of claim 1 is known, in which a microphone is arranged in the inner mask space and is connected to a transmitter-receiver or similar via a microphone connection cable that is sealed to the outside through one of the fittings in the body of the respiratory mask, such as the holder of the exhalation valve. The microphone is attached to the inside of the inner mask directly next to the exhalation valve. This arrangement of the microphone is not only intended to achieve excellent reproduction quality, but also to avoid sealing problems. Nowadays, however, the reproduction quality with such an arrangement of the microphone is no longer considered sufficient. The strong noise generated by the air flowing through the inhalation and exhalation valves has too disruptive an effect on the reproduction. DE 33 42 063 A1 also does not indicate which type of holder is used to attach the microphone to the inside of the inner mask.
Aus der US 47 37 740 ist eine Gasmaske mit Mikrofon bekannt, bei der das Mikrofon im Inneren auf eine Art und Weise angeordnet ist, die der bei der Atemschutzmaske nach der DE 33 42 063 A1 gleicht, wobei aber zusätzlich auch eine Sprechmembran wie die der Atemschutzmaske nach der DE 26 43 853 B2 vorgesehen ist. Zusätzlich zu der starken Geräuscherzeugung, die durch die Luft verursacht wird, welche durch die Ein- und Ausatemventile strömt, werden Geräusche von außerhalb in das Innere der Gasmaske über die Sprechmembran übertragen, wodurch die Tonqualität des Mikrofons noch weiter verschlechtert wird.A gas mask with a microphone is known from US 47 37 740, in which the microphone is arranged inside in a manner similar to that of the respiratory mask according to DE 33 42 063 A1, but in addition a speaking diaphragm is provided like that of the respiratory mask according to DE 26 43 853 B2. In addition to the loud noise caused by the air flowing through the inhalation and exhalation valves, noises from outside are transmitted to the inside of the gas mask via the speaking diaphragm, which further degrades the sound quality of the microphone.
Schließlich ist aus der US 53 077 93 eine Atemschutzmaske mit Mikrofon bekannt, bei welcher die Auswirkung des Luftgeräusches, das während des Ein- und Ausatmens erzeugt wird, auf das Mikrofon mit Hilfe von mechanischen Vorrichtungen verhindert wird, welche das Mikrofon während des Atemvorganges abschalten oder abdecken. Das ist ein teueres Verfahren zum Verbessern der Tonqualität des Mikrofons. Darüber hinaus verlangt dieses Verfahren eine speziell aufgebaute Atemschutzmaske, so daß andere Atemschutzmasken, die nicht denselben Aufbau haben, nicht gemäß diesem Verfahren nachgerüstet werden können.Finally, US 53 077 93 discloses a respiratory mask with a microphone, in which the effect of the air noise generated during inhalation and exhalation on the microphone is prevented by means of mechanical devices that switch off or cover the microphone during the breathing process. This is an expensive method for improving the sound quality of the microphone. In addition, this method requires a specially constructed respiratory mask, so that other respiratory masks that do not have the same structure cannot be retrofitted using this method.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Atemschutzmaske der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der die Sprachwiedergabe wesentlich ver bessert ist. Außerdem soll ein verbesserter Mikrofonhalter geschaffen werden, der zur Verwendung in einer solchen Atemschutzmaske geeignet ist.One object of the invention is to provide a respiratory mask of the type specified in the preamble of claim 1, in which the speech reproduction is significantly improved. In addition, an improved microphone holder is to be created that is suitable for use in such a respirator mask.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing parts of claims 1 and 7 respectively.
Bei aufgesetzter Atemschutzmaske nach der Erfindung liegt das Richtwirkung aufweisende Mikrofon genau gegenüber dem Mund, auf den es auch gerichtet ist. Damit die Sprachwiedergabe durch die durch die Rückschlagventile und durch die Maskenräume hindurchströmende Atemluft möglichst wenig beeinträchtigt wird, sind erfindungsgemäß zwei Mikrofone mit Richtwirkung in der Innenmaske so angebracht, daß eines der Mikrofone den Empfang von Sprache mehr begünstigt als das andere Mikrofon. Außerdem kann dadurch die Atemschutzmaske auf einfache Weise mit einem Sende- Empfangsgerät, einer Gegensprechanlage od. dgl. kombiniert werden, um durch Sprachauslösung auf Sendung geschaltet zu werden. Durch die geschützte Anordnung der Mikrofone im Innern der Atemschutzmaske erübrigt sich auch die Verwendung von stoßgeschützten Mikrofonen.When the respiratory mask according to the invention is put on, the directional microphone is located exactly opposite the mouth, at which it is also aimed. In order to ensure that the voice reproduction is affected as little as possible by the breathing air flowing through the check valves and the mask chambers, two directional microphones are installed in the inner mask in such a way that one of the microphones is more conducive to the reception of speech than the other microphone. In addition, the respiratory mask can be easily combined with a transceiver, an intercom system or the like in order to be switched on by voice triggering. The protected arrangement of the microphones inside the respiratory mask also eliminates the need for shock-proof microphones.
Der erfindungsgemäße Mikrofonhalter kann bei Verwendung in einer Atemschutzmaske einfach die sonst über der Sprechöffnung angeordnete Sprechmembran ersetzen. Dazu braucht lediglich ein Schulterring abgeschraubt zu werden, mittels welchem die Sprechmembran an einem Anschlußstutzen der Sprechöffnung befestigt ist. Die Sprechmembran wird durch den als kreisförmige, starre Platte ausgebildeten Mikrofonhalter nach der Erfindung ersetzt, und der Schulterring wird wieder aufgeschraubt. Ein Zuleitungskabel wird einfach durch ein Gitter hindurchgezogen, welches die Außenseite der Sprechöffnung herkömmlicherweise bedeckt. Der Mikrofonhalter nach der Erfindung ist sehr leicht demontierbar, zum Beispiel zum Reinigen der Innenmaske oder der gesamten Atemschutzmaske.When used in a respiratory mask, the microphone holder according to the invention can simply replace the speaking membrane that is otherwise arranged above the speaking opening. To do this, all that is needed is to unscrew a shoulder ring by means of which the speaking membrane is attached to a connection piece of the speaking opening. The speaking membrane is replaced by the microphone holder according to the invention, which is designed as a circular, rigid plate, and the shoulder ring is screwed back on. A supply cable is simply pulled through a grid that conventionally covers the outside of the speaking opening. The microphone holder according to the invention is very easy to dismantle, for example to clean the inner mask or the entire respiratory mask.
Die Druckschrift WO 87/00415 A beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung der Atmung von Kindern, die auf dem Prinzip beruht, daß die Atemgeräusche mit Hilfe eines Signalmikrofons erfaßt werden, das an die Kehle des Kindes angepaßt ist. Zum Eliminieren des Einflusses von störenden Umgebungsgeräuschen wird ein Referenzmikrofon an dem Kind so positioniert, daß es im wesentlichen dieselben störenden Geräusche wie das Signalmikrofon aufnimmt, aber im wesentlichen keine Atemgeräusche. Das Referenzmik krofonsignal wird dann von dem Ausgangssignal des Signalmikrofons subtrahiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Atmung anzeigt und von Umgebungsgeräuschen im wesentlichen unabhängig ist. Obgleich die Vorrichtung gemäß dieser Druckschrift der Vorrichtung gleicht, die bei dem Atemschutzmaske nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, offenbart diese Druckschrift nicht die Verwendung von Richtmikrofonen.The publication WO 87/00415 A describes a device for monitoring the breathing of children, which is based on the principle that the breathing sounds are recorded using a signal microphone that is adapted to the throat of the child. To eliminate the influence of disturbing ambient noise, a reference microphone is positioned on the child in such a way that it picks up essentially the same disturbing noises as the signal microphone, but essentially no breathing sounds. The reference microphone The microphone signal is then subtracted from the signal microphone output to produce an output signal indicative of breathing and substantially independent of ambient noise. Although the apparatus of this document is similar to the apparatus used in the respirator of the present invention, this document does not disclose the use of directional microphones.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention form the subject matter of the subclaims.
Wenn die Anordnung der beiden Mikrofone so getroffen ist, daß das Richtdiagramm des ersten Mikrofons rechtwinkelig zu der Innenseite des Mikrofonhalters und das Richtdiagramm des zweiten Mikrofons parallel zu der Innenseite des Mikrofonhalters ist, so läßt sich die Ausrichtung der beiden Mikrofone so treffen, daß das erste Mikrofon die Sprache in bezug auf das zweite Mikrofon begünstigt, das hauptsächlich durch die Atemluftführung verursachte Geräusche aufnehmen wird.If the arrangement of the two microphones is such that the directional pattern of the first microphone is perpendicular to the inside of the microphone holder and the directional pattern of the second microphone is parallel to the inside of the microphone holder, the alignment of the two microphones can be such that the first microphone favors speech in relation to the second microphone, which will mainly record noises caused by the air flow.
Wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Mikrofonhalter kreisförmig ausgebildet ist und die Sprechöffnung auf der Innenseite vollständig abdeckt, kann er in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine herkömmlicherweise die Sprechöffnung bedeckende Sprechmembran ersetzen oder über einer herkömmlicherweise die Sprechöffnung bedeckenden Sprechmembran angeordnet werden.If, in a further embodiment of the invention, the microphone holder is circular and completely covers the speaking opening on the inside, it can, in a still further embodiment of the invention, replace a speaking membrane that conventionally covers the speaking opening or be arranged above a speaking membrane that conventionally covers the speaking opening.
Wenn der Mikrofonhalter nach der Erfindung eine Leiterplatte ist, mit deren Leiterbahnen die Mikrofone verbunden sind, so kann der Anschluß der Mikrofone und von elektronischen Bauteilen auf der Innenseite der Leiterplatte erfolgen, wogegen der Zuleitungskabelanschluß auf der Außenseite erfolgen kann. Wenn der Mikrofonhalter statt der Sprechmembran in die Atemschutzmaske eingebaut ist, sind die Mikrofone vor äußeren Einwirkungen sicher geschützt, und das Zuleitungskabel kann, wie erwähnt, durch das Abdeckgitter der Sprechöffnung hinausgeführt werden. Auf diese Weise werden Abdichtungsprobleme, wie sie in der oben bereits gewürdigten DE 33 42 063 A1 angesprochen sind, auf einfachere Weise vermieden werden. Gemäß der DE 33 42 063 A1 werden nämlich auf aufwendige Weise die Mikrofonanschlußleitungen durch eine der im Maskenkörper sitzenden Armaturen wie die Halterung des Ausatemventils, die Filterhalterung und dgl. abgedichtet nach außen geführt, um mit außerhalb der Maske angeordneten Geräten wie einen einen Lautsprecher speisenden Verstärker verbunden zu werden. Dafür ist insbesondere ein durch einen Verschluß abdichtbarer Durchlaß für die Mikrofonleitungen vorgesehen. Oder in die im Maskenkörper sitzende Armatur sind Durchführungsleitungen eingebettet, an die die Mikrofonleitungen auf der Innen- und Außenseite des Maskenkörpers anschließbar sind. Die Durchführungsleitungen können auch in der Armatur auf der Innen- und/oder Außenseite des Maskenkörpers als Anschlußstecker für die Anschlußleitungen zum Mikrofon bzw. Verstärker od. dgl. ausgebildet oder mit solchen Steckern versehen sein. Alle diese Ausbildungen der Atemschutzmaske nach der DE 33 42 063 A1 erfordern eine wesentliche Änderung des Aufbaus des Maskenkörpers. Dagegen ersetzt der Mikrofonhalter nach der Erfindung bei der Atemschutzmaske nach der Erfindung einfach die Sprechmembran, wenn ein Zuleitungskabel aus der Atemschutzmaske hinausgeführt werden soll, ohne daß Abdichtungsprobleme entstehen sollen.If the microphone holder according to the invention is a circuit board to whose conductor tracks the microphones are connected, the microphones and electronic components can be connected on the inside of the circuit board, whereas the supply cable can be connected on the outside. If the microphone holder is built into the respiratory mask instead of the speaking diaphragm, the microphones are safely protected from external influences and the supply cable can, as mentioned, be led out through the cover grille of the speaking opening. In this way, sealing problems such as those mentioned in DE 33 42 063 A1 already mentioned above can be avoided in a simpler way. According to DE 33 42 063 A1, the microphone connection cables are led out in a complex manner through one of the fittings in the mask body, such as the holder for the exhalation valve, the filter holder and the like, in a sealed manner, in order to be connected to devices arranged outside the mask, such as an amplifier feeding a loudspeaker. For this purpose, a passage for the microphone cables that can be sealed with a closure provided. Or feedthrough cables are embedded in the fitting in the mask body, to which the microphone cables on the inside and outside of the mask body can be connected. The feedthrough cables can also be designed in the fitting on the inside and/or outside of the mask body as connector plugs for the connecting cables to the microphone or amplifier or similar, or can be provided with such connectors. All of these designs of the respiratory mask according to DE 33 42 063 A1 require a significant change in the structure of the mask body. In contrast, the microphone holder according to the invention in the respiratory mask according to the invention simply replaces the speaking membrane if a supply cable is to be led out of the respiratory mask without causing sealing problems.
Zweckmäßig sind in weiterer Ausgestaltung des Mikrofonhalters nach der Erfindung die Mikrofone elektrostatische Miniaturmikrofone mit Hyperkardioide-Richtdiagramm. Beide Mikrofone empfangen durch die Atemluft verursachte Störgeräusche, die in Phasenopposition verarbeitet werden, um Sprache von Geräuschen zu trennen und dadurch eine Sprachauslösung eines Sende-Empfangsgerätes, eines Gegensprechsystems od. dgl. zu bewirken und die Sprachwiedergabe weiter zu verbessern.In a further embodiment of the microphone holder according to the invention, the microphones are electrostatic miniature microphones with a hypercardioid directional pattern. Both microphones receive noise caused by the breathing air, which is processed in phase opposition in order to separate speech from noise and thereby trigger speech from a transceiver, an intercom system or the like and to further improve speech reproduction.
Zu vorgenanntem Zweck ist es besonders vorteilhaft, daß erfindungsgemäß die beiden Mikrofone auf der Innenseite des Mikrofonhalters in gegenseitigem Abstand einander diametral gegenüberliegend so angeordnet sind, daß ihre Richtdiagramme zueinander rechtwinkelig sind.For the aforementioned purpose, it is particularly advantageous that, according to the invention, the two microphones are arranged on the inside of the microphone holder at a mutual distance and diametrically opposite one another so that their directional diagrams are at right angles to one another.
Bei den in noch weiterer Ausgestaltung des Mikrofonhalters nach der Erfindung vorgesehenen elektronischen Bauteilen kann es sich um ein Filter oder ein Sprachrelais handeln, um die Mikrofonsignale vorzuverarbeiten und eine gewünschte Sprachauslösung zu bewirken.The electronic components provided in a further embodiment of the microphone holder according to the invention can be a filter or a voice relay in order to pre-process the microphone signals and to trigger a desired voice signal.
Illustrative Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.Illustrative embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine Atemschutzmaske nach der Erfindung in Kombination mit einem Schutzhelm, an dessen unterem, hinterem Rand ein bügelförmiges Sende-Empfangsgerät lös bar befestigt ist, dessen zu der Atemschutzmaske führende Mikrofonanschlußleitung nur teilweise dargestellt ist,Fig. 1 shows a respiratory mask according to the invention in combination with a protective helmet, on the lower, rear edge of which a bow-shaped transmitter-receiver is detachably mounted. bar, the microphone connection cable leading to the respirator mask is only partially shown,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Atemschutzmaske nach Fig. 1,Fig. 2 a cross-section through the respiratory mask according to Fig. 1,
Fig. 3 dieselbe Querschnittansicht der Atemschutzmaske wie in Fig. 2, jedoch im aufgesetzten Zustand, um die Relation zwischen Mikrofonen und Mund des Maskenträgers bzw. Einatemventil einer Innenmaske zu veranschaulichen, undFig. 3 the same cross-sectional view of the respiratory mask as in Fig. 2, but in the put-on state to illustrate the relationship between microphones and the mouth of the mask wearer or the inhalation valve of an inner mask, and
Fig. 4 einen in der Atemschutzmaske nach Fig. 1 verwendeten Mikrofonhalter mit zwei Mikrofonen in einer Draufsicht auf die Innenseite des Mikrofonhalters.Fig. 4 shows a microphone holder used in the respiratory mask according to Fig. 1 with two microphones in a plan view of the inside of the microphone holder.
Fig. 1 zeigt eine Atemschutzmaske 10 in Kombination mit einem Schutzhelm 12, an dessen unterem, hinterem Rand ein bügelförmiges Sende-Empfangsgerät 14 lösbar befestigt ist, dessen zu der Atemschutzmaske 10 führende Mikrofonanschlußleitung 16 nur teilweise dargestellt ist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Atemschutzmaske 10 nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt dieselbe Querschnittansicht der Atemschutzmaske 10 wie in Fig. 2, jedoch im aufgesetzten Zustand, um die Relation zwischen einem ersten Mikrofon 50 und einem zweiten Mikrofon 52 und dem Mund eines Maskenträgers bzw. einem einer Innenmaske 22 zugeordneten Einatemventil 24 zu veranschaulichen.Fig. 1 shows a respiratory mask 10 in combination with a protective helmet 12, to the lower, rear edge of which a bow-shaped transceiver 14 is detachably attached, the microphone connection line 16 of which leading to the respiratory mask 10 is only partially shown. Fig. 2 shows a cross section through the respiratory mask 10 according to Fig. 1. Fig. 3 shows the same cross-sectional view of the respiratory mask 10 as in Fig. 2, but in the attached state in order to illustrate the relationship between a first microphone 50 and a second microphone 52 and the mouth of a mask wearer or an inhalation valve 24 associated with an inner mask 22.
Die Atemschutzmaske 10 enthält die Innenmaske 22, um die Atemwege voneinander zu trennen. Ein Anschlußstück 26 der Atemschutzmaske 10 umfaßt einen Lufteinlaßstutzen 28 mit einem nicht dargestellten weiteren Einatemventil, das ebenso wie das Einatemventil 24 als Rückschlagventil ausgebildet ist. Unterhalb des Lufteinlaßstutzens 28 weist das Anschlußstück 26 einen Sprechkanal 30 auf, der nach außen hin durch ein Gitter 32 bedeckt ist und nach innen hin über eine Sprechöffnung 34 mit einem Innenmaskenraum 36 innerhalb der Innenmaske 22 in Verbindung steht. An seinem inneren Ende trägt das Anschlußstück 26 die Innenmaske 22, die über der Sprechöffnung 34 auf einen Anschlußstutzen 39 aufgeschnappt oder anderweitig daran dicht und lösbar befestigt ist. Der Innenmaskenraum 36 ist Über ein Ausatemventil 38 direkt mit der Umgebung verbunden. Das Ausatemventil 38 ist herkömmlicherweise ebenfalls ein Rückschlagventil. Das Einatemventil 24 ist herkömmlicherweise doppelt vorhanden (von vorn gesehen links und rechts von der Nase des Maskenträgers), in den Fig. 2 und 3 ist aber nur eines dieser beiden Einatemventile sichtbar. Das Ausatemventil 38 ist über einen Anschlußstutzen 40 an den Körper der Atemschutzmaske 10 angeschlossen. Das Ausatemventil 38 ist an der tiefsten Stelle des Innenmaskenraums 36 angeordnet. Auf ihrer Vorderseite ist die Atemschutzmaske 10 wie üblich mit einem Maskenfenster 42 versehen, das durch einen Anschluß 41 dicht mit dem Maskenkörper verbunden ist.The respiratory mask 10 contains the inner mask 22 to separate the airways from one another. A connector 26 of the respiratory mask 10 comprises an air inlet nozzle 28 with a further inhalation valve (not shown) which, like the inhalation valve 24, is designed as a check valve. Below the air inlet nozzle 28, the connector 26 has a speech channel 30 which is covered on the outside by a grille 32 and is connected on the inside via a speech opening 34 to an inner mask space 36 within the inner mask 22. At its inner end, the connector 26 carries the inner mask 22, which is snapped onto a connector 39 above the speech opening 34 or is otherwise tightly and detachably attached to it. The inner mask space 36 is directly connected to the environment via an exhalation valve 38. The exhalation valve 38 is also conventionally a check valve. The inhalation valve 24 is usually present twice (to the left and right of the nose of the mask wearer when viewed from the front), but only one of these two inhalation valves is visible in Fig. 2 and 3. The exhalation valve 38 is connected to the mask via a connection piece 40. connected to the body of the respiratory mask 10. The exhalation valve 38 is arranged at the lowest point of the inner mask space 36. On its front side, the respiratory mask 10 is provided as usual with a mask window 42, which is tightly connected to the mask body by a connection 41.
Die Sprechöffnung 34 ist üblicherweise von einer Sprechmembran (nicht dargestellt) bedeckt, die mittels eines dargestellten Schulterringes 44, der mit Innengewinde versehen ist, auf einem die Sprechöffnung 34 umgebenden Anschlußstutzen 46, welcher mit Außengewinde versehen ist, befestigt ist. Bei aufgesetzter Atemschutzmaske 10 liegt die (nicht dargestellte) Sprechmembran gegenüber dem Mund des Maskenträgers. Wenn dieser spricht, versetzt er die Sprechmembran in Schwingungen, welche die Sprache nach außen zu einer in der Nähe befindlichen Person übertragen. Eine Sprachverständigung ist so nur auf sehr kurze Entfernung und mit geringer Wiedergabequalität möglich.The speaking opening 34 is usually covered by a speaking membrane (not shown) which is fastened by means of a shoulder ring 44 shown, which is provided with an internal thread, to a connecting piece 46 which surrounds the speaking opening 34 and which is provided with an external thread. When the respiratory protection mask 10 is put on, the speaking membrane (not shown) is opposite the mouth of the mask wearer. When the wearer speaks, he causes the speaking membrane to vibrate, which transmits the speech outwards to a person nearby. Speech communication is therefore only possible at very short distances and with poor reproduction quality.
Bei der hier beschriebenen Atemschutzmaske 10 ist daher die Sprechmembran durch eine starre Platte ersetzt worden, bei der es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Leiterplatte 48 mit gedruckten Leiterbahnen handelt. Zur Abdichtung ist zwischen einer Schulter des Anschlußstutzens 46 und der Außenseite der Leiterplatte 48 ein elastischer Dichtring 62 eingelegt. Die Leiterplatte 48 ist vorzugsweise eine beidseitig mit Leiterbahnen versehene Leiterplatte aus glasfaserverstärktem Epoxy und bildet einen Mikrofonhalter, der auf seiner Innenseite, d. h. auf seiner dem Innenmaskenraum 36 zugewandten Seite das erste Mikrofon 50 und das zweite Mikrofon 52 trägt, die an die Leiterbahnen der Leiterplatte 48 angeschlossen sind. Zusätzlich kann die Leiterplatte 48 noch elektronische Bauteile 54, 56 tragen, weiche ebenfalls mit den Leiterbahnen verbunden sind. Die Funktion dieser elektronischen Bauteile ist weiter unten noch näher erläutert. Schließlich ist die Leiterplatte 48 mit einem Zuleitungskabelanschluß 58 versehen, der als Stecker ausgebildet ist, welcher in eine an die Leiterbahnen angeschlossene Buchse eingesteckt ist. Von diesem Anschluß 58 führt die Mikrofonanschlußleitung 16 zu dem Sende-Empfangsgerät 14, welches eine Funkverbindung mit einer Zentrale, einem anderen Maskenträger od. dgl. herstellt.In the respiratory mask 10 described here, the speaking membrane has therefore been replaced by a rigid plate, which in the embodiment shown is a circuit board 48 with printed conductor tracks. For sealing, an elastic sealing ring 62 is inserted between a shoulder of the connection piece 46 and the outside of the circuit board 48. The circuit board 48 is preferably a circuit board made of glass fiber reinforced epoxy with conductor tracks on both sides and forms a microphone holder which carries the first microphone 50 and the second microphone 52 on its inside, i.e. on its side facing the inner mask space 36, which are connected to the conductor tracks of the circuit board 48. In addition, the circuit board 48 can also carry electronic components 54, 56, which are also connected to the conductor tracks. The function of these electronic components is explained in more detail below. Finally, the circuit board 48 is provided with a supply cable connection 58, which is designed as a plug, which is plugged into a socket connected to the conductor tracks. From this connection 58, the microphone connection cable 16 leads to the transceiver 14, which establishes a radio connection with a control center, another mask wearer or the like.
Der Zuleitungskabelanschluß 58 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Außenseite der Leiterplatte 48. Die Anordnung könnte auch so getroffen sein, daß der Zuleitungskabelanschluß 58 und das elektronische Bauteil 56 ebenfalls auf der Innenseite der Leiterplatte 48 vorgesehen sind. In diesem Fall könnte der Mikrofonhalter 48 einfach zusätzlich über der Sprechmembran (nicht dargestellt) angeordnet werden. In diesem Fall wäre aber das Hinausführen der Anschlußleitung 16 aus der Innenmaske 22 eine spezielle Abdichtung erforderlich, die durch die dargestellte Ausführungsform vermieden wird, bei der die Anschlußleitung 16 einfach durch eine Öffnung 17 in dem Gitter 32 oder in dem Maskenkörper neben dem Gitter (z. B. an dem Maskenfenster 42) hinausgeführt ist. In dem dargestellten Fall ist der Mikrofonhalter als kreisförmige Leiterplatte ausgebildet und deckt die Sprechöffnung 34 auf der Innenseite zu dem Innenmaskenraum 36 hin vollständig ab. Wenn die Sprechmembran nicht entfernt wird, sondern die den Mikrofonhalter bildende Leiterplatte 48 über der Sprechmembran angeordnet wird, bräuchte der Mikrofonhalter die Sprechöffnung 34 nicht vollständig abzudecken, weil in diesem Fall die Sprechmembran noch das Abdecken und Abdichten besorgen würde. Der Mikrofonhalter könnte also in diesem Fall als eine Art Speichenstern oder irgendein anderes durchbrochenes Gebilde aufgebaut sein, das lediglich die Funktion der Halterung der beiden Mikrofone 50, 52, aber keine Abdichtungsfunktion hätte. In diesem Fall könnte sich der Maskenträger zusätzlich über die Sprechmembran mit in der Nähe befindlichen Personen verständigen, die überhaupt keine Atemschutzmaske oder keine Atemschutzmaske mit drahtloser Sprachübertragungseinrichtung tragen.In the embodiment shown, the supply cable connection 58 is located on the outside of the circuit board 48. The arrangement could also be such that the supply cable connection 58 and the electronic component 56 are also provided on the inside of the circuit board 48. In this case, the microphone holder 48 could simply additionally arranged above the speaking membrane (not shown). In this case, however, leading the connecting line 16 out of the inner mask 22 would require a special seal, which is avoided by the embodiment shown, in which the connecting line 16 is simply led out through an opening 17 in the grille 32 or in the mask body next to the grille (e.g. at the mask window 42). In the case shown, the microphone holder is designed as a circular circuit board and completely covers the speaking opening 34 on the inside towards the inner mask space 36. If the speaking membrane is not removed, but the circuit board 48 forming the microphone holder is arranged above the speaking membrane, the microphone holder would not need to completely cover the speaking opening 34 because in this case the speaking membrane would still take care of the covering and sealing. In this case, the microphone holder could be constructed as a type of spoked star or some other openwork structure that would only hold the two microphones 50, 52, but would not have a sealing function. In this case, the mask wearer could also use the speech membrane to communicate with people nearby who are not wearing a respiratory mask at all or are not wearing a respiratory mask with a wireless voice transmission device.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel trennt die Leiterplatte 48 im übrigen die üblicherweise schädliche Außenluft C, die durch das Gitter 32 eintreten kann und nicht eingeatmet werden darf, von der Einatemluft A innerhalb der Atemschutzmaske 10.In the embodiment shown, the circuit board 48 also separates the usually harmful outside air C, which can enter through the grille 32 and must not be inhaled, from the inhaled air A inside the respiratory mask 10.
Bevor die beiden Mikrofone 50, 52 und deren Anordnung näher beschrieben werden, sei zur Vervollständigung noch auf den Weg der Atemluft in der Atemschutzmaske 10 eingegangen. Die Einatemluft A tritt aus einer Filterkartusche oder einer Sauerstoffflasche in den Lufteinlaßstutzen 28 ein und strömt in einen äußeren Maskenraum 37, welcher sich innerhalb der Atemschutzmaske 10 und außerhalb der Innenmaske 22 befindet. In dem äußeren Maskenraum 37 strömt die Einatemluft A aufwärts und vorbei an der Innenseite des Maskenfensters 42. Die Einatemluft A geht dann durch die Einatemventile 24 hindurch in den Innenmaskenraum 36, von wo aus sie in die Atemwege des Maskenträgers gelangt. Die Ausatemluft B gelangt schließlich durch den Anschlußstutzen 40 und durch das Ausatemventil 38 in die Umgebung. Das Hindurchströmen der Einatemluft A und der Ausatemluft B durch die als Rückschlagventile ausgebildeten Einatem- bzw. Ausatemventile 24, 38 ist mit großer Geräuschentwicklung verbunden.Before the two microphones 50, 52 and their arrangement are described in more detail, the path of the breathing air in the respiratory mask 10 should be discussed for the sake of completeness. The inhaled air A enters the air inlet nozzle 28 from a filter cartridge or an oxygen bottle and flows into an outer mask chamber 37, which is located inside the respiratory mask 10 and outside the inner mask 22. In the outer mask chamber 37, the inhaled air A flows upwards and past the inside of the mask window 42. The inhaled air A then passes through the inhalation valves 24 into the inner mask chamber 36, from where it reaches the respiratory tract of the mask wearer. The exhaled air B finally passes through the connection nozzle 40 and through the exhalation valve 38 into the environment. The flow of inhalation air A and exhalation air B through the inhalation and exhalation valves 24, 38, which are designed as non-return valves, is associated with a great deal of noise.
Auf dem als starre Leiterplatte 48 ausgebildeten Mikrofonhalter sind die beiden Mikrofone 50, 52, bei denen es sich um Mikrofone mit Richtwirkung handelt, in gegenseitigem Abstand einander diametral gegenüberliegend so angeordnet, daß ihre Richtdiagramme zueinander rechtwinkelig sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das erste Mikrofon 50 bei aufgesetzter Atemschutzmaske 10 gegenüber dem Mund liegt und im wesentlichen auf diesen gerichtet ist. Das Richtdiagramm des ersten Mikrofons 50 ist rechtwinkelig und das Richtdiagramm des zweiten Mikrofons 52 ist parallel zu der Innenseite der Leiterplatte 48. Das zweite Mikrofon 52 ist im wesentlichen nach oben auf die Einatemventile 24 ausgerichtet, also in Richtung auf die einströmende Einatemluft A. Jedes Mikrofon 50, 52 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein elektrostatisches Miniaturmikrofon mit Hyperkardioide-Richtdiagramm.On the microphone holder, which is designed as a rigid circuit board 48, the two microphones 50, 52, which are microphones with directional effect, are arranged at a mutual distance from one another, diametrically opposite one another, so that their directional diagrams are at right angles to one another. The arrangement is such that the first microphone 50 is opposite the mouth when the respiratory mask 10 is on and is essentially directed towards it. The directional diagram of the first microphone 50 is at right angles and the directional diagram of the second microphone 52 is parallel to the inside of the circuit board 48. The second microphone 52 is essentially directed upwards towards the inhalation valves 24, i.e. in the direction of the incoming inhalation air A. In the embodiment shown, each microphone 50, 52 is an electrostatic miniature microphone with a hypercardioid directional diagram.
Die beiden Mikrofone empfangen das Atemgeräusch, dessen Pegel an beiden Mikrofonen ausgeglichen ist, um den Ruhezustand des Systems zu gewährleisten. Die Position der beiden Mikrofone 50, 52 ist dabei sehr wichtig. Das zweite Mikrofon 52 ist in dem oberen Teil der Innenmaske 22 befestigt. Das erste Mikrofon 50 ist rechtwinkelig dazu unten in der Innenmaske (rechts oder links) auf der Höhe des Mundes des Maskenträgers befestigt und empfängt daher mehr von dem Sprachsignal als das zweite Mikrofon 52.The two microphones receive the breathing sound, the level of which is balanced on both microphones to ensure the system is at rest. The position of the two microphones 50, 52 is very important. The second microphone 52 is attached to the upper part of the inner mask 22. The first microphone 50 is attached at right angles to it at the bottom of the inner mask (right or left) at the level of the mask wearer's mouth and therefore receives more of the speech signal than the second microphone 52.
Aufgrund der geschilderten Ausrichtung der beiden Mikrofone 50, 52 empfängt das erste Mikrofon 50 bevorzugt Rauschen (Geräusch der einströmenden Einatemluft A) und Sprache (aus dem Mund des Maskenträgers). Dagegen empfängt das oben angeordnete und auf die Einatemventile 24 gerichtete zweite Mikrofon 52 hauptsächlich Geräusch oder Rauschen. Die Ausgangssignale der beiden Mikrofone 50, 52 werden in Phasenopposition verarbeitet, um das Atemgeräusch von der Sprache zu trennen und so eine ausgezeichnete Sprachwiedergabe und außerdem ein Schaltsignal zu erzielen, welches den Sprachübertragungsweg (d. h. einen Sender) nur einschaltet, wenn der Maskenträger zu sprechen beginnt, was weiter unten noch näher beschrieben ist.Due to the described alignment of the two microphones 50, 52, the first microphone 50 preferentially receives noise (noise of the incoming inhalation air A) and speech (from the mouth of the mask wearer). In contrast, the second microphone 52, which is arranged at the top and is directed towards the inhalation valves 24, mainly receives noise or noise. The output signals of the two microphones 50, 52 are processed in phase opposition in order to separate the breathing noise from the speech and thus achieve excellent speech reproduction and also a switching signal which only switches on the speech transmission path (i.e. a transmitter) when the mask wearer starts to speak, which is described in more detail below.
Wenn der Maskenträger spricht, empfängt das untere oder erste Mikrofon 50 ein stärkeres Signal als das zweite Mikrofon, das oberhalb der Nase angebracht ist, wodurch der Sender des Sprachübertragungsweges eingeschaltet wird, um die Sprachübertragung auszufahren. Solange der Maskenträger nicht spricht, bleibt das System in Ruhe, weil das Atemgeräusch, selbst wenn es sehr stark ist, kein Schaltsignal zum Einschalten des Sprachübertragungsweges ergibt.When the mask wearer speaks, the lower or first microphone 50 receives a stronger signal than the second microphone, which is mounted above the nose, thereby switching on the transmitter of the voice transmission path to extend the voice transmission. As long as the mask wearer does not speak, the system remains idle because the breathing noise, even if it is very loud, does not result in a switching signal to switch on the voice transmission path.
Die beiden Mikrofone 50, 52 sind aufgrund ihrer Anordnung auf der starren Leiterplatte 48 im Innenmaskenraum 36 auch vor äußeren Einwirkungen geschützt. Die verwendeten Mikrofone sind von einer Bauart, die eine erhöhte Umgebungsluftfeuchtigkeit (von 80%) aushält. Die Leiterplatte 48 ist sehr leicht demontierbar, um das Reinigen der Innenmaske 22 oder der gesamten Atemschutzmaske 10 (ohne die Leiterplatte 48) in einem Ultraschallbecken zu gestatten. Bislang sind nämlich noch keine Miniaturmikrofone bekannt, die eine Ultraschallreinigung und das dabei verwendete Waschmittel aushalten würden.The two microphones 50, 52 are also protected from external influences due to their arrangement on the rigid circuit board 48 in the inner mask chamber 36. The microphones used are of a type that can withstand increased ambient humidity (of 80%). The circuit board 48 can be removed very easily to allow the inner mask 22 or the entire respiratory mask 10 (without the circuit board 48) to be cleaned in an ultrasonic bath. To date, no miniature microphones are known that would withstand ultrasonic cleaning and the detergent used in this process.
Die elektronischen Bauteile 54, 56 dienen dem Zweck, im Inneren der Atemschutzmaske 10 eine erste Tonsignalverarbeitung vorzunehmen (Filterung, Signalformung und Möglichkeit einer Sprachauslösung). Diese elektronischen Bauteile können auf der Leiterplatte 48 angeordnet werden, wie dargestellt.The electronic components 54, 56 serve the purpose of carrying out initial sound signal processing inside the respiratory mask 10 (filtering, signal shaping and the possibility of voice triggering). These electronic components can be arranged on the circuit board 48, as shown.
Die beiden Mikrofone 50, 52 bilden zusammen mit zugeordneten entsprechenden elektronischen Bauteilen wie den Bauteilen 54, 56, die auf der Leiterplatte 48 selbst angeordnet sind, oder mit anderen derartigen Bauteilen, die innerhalb des Sende-Empfangsgerätes 14 angeordnet sind, einen Teil eines Sprachauslösesystems, das nicht nur bei Atemschutzmasken, wie dargestellt, verwendbar ist, sondern auch bei Motorradfahrerschutzhelmen, die jeweils mit einer Sprechfunkausrüstung versehen sind. Das Sprachauslösesystem schaltet die Sprechfunkausrüstung oder das Sende-Empfangsgerät nur dann ein, wenn tatsächlich gesprochen wird, also wenn sich der mit der Brandbekämpfung beschäftigte Feuerwehrmann mit der Zentrale oder dem Einsatzleiter unterhalten möchte, und umgekehrt, oder wenn ein Fahrlehrer mit seinem Motorradfahrschüler sprechen möchte und umgekehrt, der einen Schutzhelm mit einer Sprechfunkausrüstung zur drahtlosen Übertragung trägt. Allgemein kann das Sprachauslösesystem überall dort zum Einsatz kommen, wo eine sehr zuverlässige Sprachauslösung und eine gute Sprachwiedergabe durch die Sprechfunkeinrichtung notwendig ist, ungeachtet des Geräuschpegels oder der vorübergehenden Veränderungen des Geräuschpegels der Umgebung. Dieser Geräuschpegel ist innerhalb von Atemschutzmasken besonders beträchtlich, wie dargelegt. Der Ton- und Geräuschempfang erfolgt mit Hilfe der beiden Miniaturmikrofone 50, 52, die jeweils nicht nur feuchtigkeits-, sondern auch hitzebeständig sind. Die Ausgangssignale der Mikrofone 50, 52 werden verstärkt und anschließend durch Bandfilter geleitet, um unerwünschte Frequenzen zu unterdrücken. Das Signal des Mikrofons 50, das von dem einen Bandfilter abgegeben wird, wird einerseits an den Eingang eines Differenzverstär kers angelegt, und zwar mit oder ohne Phaseninversion, die von der Relativposition der beiden Mikrofone vor dem Mund des Maskenträgers abhängig ist. Das System ist in sich abgestimmt, wenn beide Mikrofone nur Rauschen empfangen. Sobald das erste Mikrofon 50, also das Sprach- und Geräuschmikrofon auch Sprache empfängt, wird das System durch den Ton der Sprache verstimmt. Das wird als Signal benutzt, um den Sender des Sende-Empfangsgerätes einzuschalten.The two microphones 50, 52, together with associated corresponding electronic components such as components 54, 56, which are arranged on the circuit board 48 itself, or with other such components arranged within the transceiver 14, form part of a voice triggering system which can be used not only with respiratory masks, as shown, but also with motorcycle helmets, each of which is provided with radio communication equipment. The voice triggering system switches the radio communication equipment or the transceiver on only when there is actually a conversation, that is to say when the firefighter engaged in firefighting wants to talk to the control center or the head of operations, and vice versa, or when a driving instructor wants to talk to his motorcycle student, and vice versa, who is wearing a protective helmet with radio communication equipment for wireless transmission. In general, the voice triggering system can be used wherever very reliable voice triggering and good voice reproduction by the radio equipment is required, regardless of the noise level or temporary changes in the noise level of the environment. This noise level is particularly considerable inside respiratory masks, as explained. The sound and noise reception takes place with the help of the two miniature microphones 50, 52, each of which is not only moisture-resistant but also heat-resistant. The output signals of the microphones 50, 52 are amplified and then passed through band filters to suppress unwanted frequencies. The signal from the microphone 50, which is emitted by one band filter, is fed to the input of a differential amplifier kers, with or without phase inversion, which depends on the relative position of the two microphones in front of the mouth of the mask wearer. The system is tuned when both microphones only receive noise. As soon as the first microphone 50, i.e. the speech and noise microphone, also receives speech, the system is detuned by the sound of the speech. This is used as a signal to switch on the transmitter of the transceiver.
Die Hindurchführung der Mikrofonanschlußleitung 16 kann durch eine biegsame gedruckte Schaltung erfolgen, die zwischen dem Maskenfenster 42 und dessen (üblicherweise aus Neopren bestehendem) Anschluß 41 angeordnet ist, wodurch eine vollkommene Dichtigkeit gewährleistet wird. Über einen dichten Anschlußstecker des Zuleitungskabelanschlusses 58 erfolgt die Verbindung zwischen der Atemschutzmaske 10 und der Mikrofonanschlußleitung 16. Der Stecker ermöglicht auch die Demontage der Minimaske für deren Reinigung, wie oben beschrieben.The microphone connection cable 16 can be passed through a flexible printed circuit that is arranged between the mask window 42 and its connection 41 (usually made of neoprene), which ensures complete tightness. The connection between the respiratory mask 10 and the microphone connection cable 16 is made via a tight connector plug of the supply cable connection 58. The connector also enables the mini mask to be dismantled for cleaning, as described above.
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